JP2000077773A - 外部共振器付半導体レーザモジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決すべき課題】本発明は、ファブリペロー型半導体
レーザモジュールの発振波長域を狭帯域化し、容易に波
長合成等を図れる外部共振器型半導体レーザモジュール
を提供することにある。 【課題を解決するための手段】本発明は，上記の課題を
達成するために，半導体レーザの共振光路上に光ファイ
バを設けてなる外部共振器付半導体レーザモジュールの
構成に当たり、レーザモジュール部内に特定の波長を透
過する半値幅が１ｎｍ〜５ｎｍ程度のバンドパスフィル
タを配置するとともに、このバンドパスフィルタを透過
した光を反射させる反射点を半導体レーザ素子から５０
ｃｍ程度以上離れた光ファイバの先端に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、外部共振器付半導
体レーザモジュールの改良であって、共振器に特定の波
長を透過する半値幅１ｎｍ〜５ｎｍ程度のバンドパスフ
ィルタ（ＢＰＦ）を配置するとともに、このバンドパス
フィルタを透過した光を反射させる反射点を半導体レー
ザ素子から５０ｃｍ程度以上離れた位置のピグテールフ
ァイバの先端に配置することにより、ファブリペロー型
半導体レーザモジュールの発振波長域を狭帯域化し、容
易に波長合成等を図ることができる外部共振器型半導体
レーザモジュールに関するものである。 【０００２】 【発明の背景】近時、光通信の波長分割多重伝送方式等
（ＷＤＭ=Wavelength Division Multiplex）による高密
度化に伴い、光ファイバアンプで用いられる励起用光源
の高出力化が必要となってきている。しかるに、この励
起用光源の高出力化のためには、複数個の励起半導体レ
ーザモジュールを波長合成して用いることが有効手段の
一つとされている。 【０００３】一方、光アンプに用いられる、エルビウム
ドープファイバ（以下EDF ）等の希土類ドープファイバ
は、信号光を励起できる波長の範囲が数ｎｍ〜数十ｎｍ
程度であるため、励起半導体レーザモジュールにおける
半導体レーザ素子の場合、発信波長が温度および電流に
対して変化するため、環境温度の変化、半導体レーザ素
子の劣化による駆動電流の増加等により、半導体レーザ
素子の発信波長が、希土類ドープファイバの励起有功波
長範囲を外れて、励起効率が低下するおそれがあった。 【０００４】これらのため、反射戻り光を帰還させて発
信波長を狭帯域化する、外部共振器付半導体レーザモジ
ュールの開発が行われている。外部共振器付半導体レー
ザモジュールの構造として、紫外線照射等の手段で光フ
ァイバ内に回折格子を作成したファイバグレーティング
を用いた構造のものが多く見られる。 【０００５】 【解決すべき課題】しかし、従来のこの種外部共振器付
半導体レーザモジュールにおける反射戻り光を帰還させ
るための反射点は、半導体レーザ素子に近い（例えば、
半導体レーザから５０ｃｍ程度以下）に設定していたた
めに、半導体レーザの発振状態が不安定になるという問
題があった。 【０００６】また、ハーフミラーを挿入する等の反射点
を設ける構造の外部共振器付半導体レーザモジュールも
開発されているが、この種外部共振器付半導体レーザモ
ジュールは、半導体レーザ素子への戻り光量を調整する
ため、精度よく角度調整を行う必要があり、製造上相当
の困難があった。本発明は、これらの問題を解決し、フ
ァブリペロー型半導体レーザモジュールの発振波長域を
狭帯域化し、容易に波長合成等を図れる外部共振器型半
導体レーザモジュールを提供する。 【０００７】 【課題を解決するための手段】第1 に、半導体レーザの
共振光路上に光ファイバを設けてなる外部共振器付半導
体レーザモジュールの構成に当たり、レーザモジュール
部内に特定の波長を透過する半値幅が１ｎｍ〜５ｎｍ程
度のバンドパスフィルタを配置するとともに、このバン
ドパスフィルタを透過した光を反射させる反射点を半導
体レーザ素子から５０ｃｍ程度以上離れた光ファイバの
先端に配置する。 【０００８】第２に、前記外部共振器付半導体レーザモ
ジュールは、レーザモジュール部とコリメータモジュー
ル部で構成され、前記レーザモジュール部内の半導体レ
ーザ素子をファブリペロー型半導体レーザ素子で構成す
る。第３に、前記バンドパスフィルタを透過した波長の
光を、前記コリメータモジュール部内にあるピグテール
ファイバの先端に設けた反射点で反射させて、半導体レ
ーザ素子に帰還させるように構成する。 【０００９】第４に、前記レーザモジュール部に所定の
間隔でもって半導体レーザ素子の出射光をコリメート光
に変換する第一のレンズおよび集光する第二のレンズを
配置する。第５に、前記第二のレンズにより集光された
光を結合させる光ファイバに設けられる反射点は、光フ
ァイバのフェルール端面にイオン蒸着した低反射膜で構
成する。 【００１０】第6 に、前記光ファイバ端面に設けられる
反射点は、光ファイバのフェルール端面の空気層との反
射（フレネル反射）を利用する。第７に、前記反射点の
反射率は０．１〜５０％であって、好ましくは０．５〜
１０％を有している。第８に、前記コリメータモジュー
ル部は、内部にファイバからの出射光をコリメート光に
変換する第一のレンズと、コリメート光を集光する第二
のレンズを配置して構成する。 【００１１】第９に、前記光ファイバ端面に形成される
反射点の低反射膜は、低反射膜を施した硝子板等を接着
することにより構成する。第１０に、前記コリメータモ
ジュール部は、スポットサイズ変換（ＴＥＣ）ファイバ
を用いて光ファイバからの出射光をコリメート化させる
ように構成する。第１１に、コリメータモジュール部内
に、他の波長域帯カットフィルタ及び光アイソレータ等
の光部品を挿入するように構成する。 【００１２】 【発明の実施態様】本発明に係る外部共振器付半導体レ
ーザモジュールは、バンドパスフィルタを透過した特定
波長の光は、半導体レーザ素子より５０ｃｍ以上離れて
配置するピグテールファイバ先端の反射点で反射させて
半導体レーザ素子に帰還し、半導体レーザ素子の後面と
反射点の間でもって外部共振器を形成するものである。 【００１３】 【実施例１】図１は、本発明に係る外部共振器付半導体
レーザモジュールの構成図である。図１を参照すると、
外部共振器付半導体レーザモジュールは、レーザモジュ
ール部１００とコリメータモジュール部１０１からなっ
ており、レーザモジュール部１００内のファブリペロー
型半導体レーザ素子１から出た光のうち、バンドパスフ
ィルタ４を透過した波長の光をコリメータモジュール部
１０１内にあるピグテールファイバ５の先端に設けた反
射点２０で半導体レーザ素子１に帰還させることによ
り、波長の安定化および狭帯域化を図る構成とする。 【００１４】前記１００は、レーザモジュール部であ
り、１は例えば９８０ｎｍ帯ファブリペロー型半導体レ
ーザ素子である。２は半導体レーザ素子の出射光をコリ
メート光に変換する第一のレンズであり、３はコリメー
ト光を集光する第二のレンズである。４は半導体レーザ
素子１と同じ波長帯の光を透過する、例えば半値幅０．
３ｎｍ〜１０ｎｍ程度、特に１〜５ｎｍのバンドパスフ
ィルタ（ＢＰＦ）である。 【００１５】５は第二のレンズ３により集光された光を
結合させる光ファイバであり、この光ファイバ５は、５
０ｃｍ程度以上の長さに構成され、半導体レーザ素子１
からの出射光を反射させるための反射点２０を有してい
る。反射点２０は、光ファイバ５のフェルール端面にイ
オン蒸着された低反射膜からなり、反射率は０．１〜５
０％、特に２〜１０％を有している。 【００１６】前記１０１はコリメータモジュール部であ
り、内部にファイバ５からの出射光をコリメート光に変
換する第一のレンズ１１と、コリメート光を集光する第
二のレンズ１２であって、１３は狭帯域化された光を外
部に取り出すための光ファイバである。以上の如く構成
した外部共振器付半導体レーザモジュールにおいて、例
えば、９８０ｎｍ帯ファブリペロー型半導体レーザ素子
１から出射した光は、第一のレンズ２により、コリメー
ト化され、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４を透過した
特定の波長の光だけが第二のレンズ３によって集光され
て光ファイバ５に結合される。そして、光ファイバ５に
結合した光は、反射点２０で一部が反射帰還されること
になる。 【００１７】すなわち、本発明に係る外部共振器付半導
体レーザモジュールにおける外部共振器は、９８０ｎｍ
帯ファブリペロー型半導体レーザ素子１の後面と光ファ
イバ５の先端に設けた反射点２０との間で形成される。
この外部共振器により、発振波長幅の広い９８０ｎｍ帯
ファブリペロ型半導体レーザ素子１の波長範囲のうち、
バンドパスフィルタ４で決定される特定の波長のみを、
例えば、１ｎｍ程度の半値幅以下で狭帯域発振させるこ
とが可能であり、狭帯域発振させられた光は、コリメー
タモジュール部１０１を通過し、光ファイバ１３を介し
て出射光として取り出される。 【００１８】また、上記の説明では反射点２０として光
ファイバ５端面に低反射膜をイオン蒸着により形成する
ように説明したが、低反射膜を施した硝子板等を接着す
ることにより反射点２０を構成しても同様の効果を得る
ことができる。 【００１９】 【実施例２】先の実施例では、コリメータモジュール１
０１に第一レンズ１１と第二レンズ１２を使用したが、
これら第一、第二レンズ１１，１２の代わりに、例え
ば、図２に開示したスポットサイズ変換（ＴＥＣ）ファ
イバ３１および３２等を用いて光ファイバ３２からの出
射光をコリメート化させるように構成しても、前述した
実施例１と同様の効果を得ることが可能であり、上記の
実施例にのみ限定するものではない。 【００２０】また、図３に開示した如く、コリメータモ
ジュール１０１内に、他の波長域帯カットフィルタ４
１、また、半導体レーザ素子と同波長帯の光アイソレー
タ４２等の光部品を挿入することにより、レーザモジュ
ールの特性を向上させることができる。例えば他の波長
域帯（例えば、信号光１５５０ｎｍ帯）カットフィルタ
を挿入すれば信号光に対する反射減衰量を確保すること
ができる。 【００２１】また、半導体レーザ素子と同波長域帯の光
アイソレータを挿入すれば、半導体レーザ素子への共振
に寄与しない戻り光や、複数個対向で使用した場合等に
おいて、半導体レーザ素子と同波長域帯の外部からの入
射光を低減でき、さらに半導体レーザモジュールの動作
を安定化することができる。これらの場合において、前
記光部品は単独で用いても、複数を組み合わせて用いて
構成してもよい。 【００２２】また、上記の実施例では、ファブリペロー
型半導体レーザ素子の発振波長を９８０ｎｍ帯として説
明したが、他の波長のファブリペロー型半導体レーザ素
子、例えば１４８０ｎｍ帯等でも、バンドパスフィルタ
の透過波長域を１４８０ｎｍ帯とすれば同様の効果が得
られるので上記の実施例にのみ限定するものではない。 【００２３】 【発明の効果】第１の効果は、ファブリペロー型半導体
レーザモジュールの発振波長を狭帯域化することであ
る。その理由は、ＢＰＦを透過した波長の光がファブリ
ペロー型半導体レーザ素子の後面と反射点間で外部共振
器を形成するからである。第２の効果は、波長の安定化
が図れることである。その理由は、半導体レーザ素子に
比べて、バンドパスフィルタの波長温度依存性が小さ
く、半導体レーザ素子の発振波長が温度により変化して
も、取り出せる波長が温度によらずほぼ一定となるから
である。 【００２４】第３の効果は、半導体レーザモジュールの
特性を向上することが容易にできることである。その理
由は、コリメータモジュールを設けたことにより、コリ
メータモジュール内に、外部からの光が半導体レーザ素
子に入ることを防げる他の波長域帯カットフィルタ及び
光アイソレータ等の光部品を容易に挿入することができ
るためである。 【００２５】つまり、本発明に係る外部共振器付半導体
レーザモジュールは、半導体レーザ素子に比べて、バン
ドパスフィルタの波長の温度依存性が小さいので、半導
体レーザ素子の発振波長が温度により変化しても、取り
出せる波長は温度によらずほぼ一定に設定可能である。
殊に、半導体レーザの波長安定化及び狭帯域化が図れ、
波長多重化等がきわめて容易である。 【００２６】さらに、コリメータモジュール内に、他の
波長域帯カットフィルタ及び光アイソレータ等の光部品
を容易に挿入することができるため、外部からの光が半
導体レーザ素子に入ることなく、レーザモジュールの特
性を向上させることが容易である。

【図面の簡単な説明】 【図1 】図１は、本発明に係る外部共振器付半導体レー
ザモジュールの要部構造を示す説明図である。 【図2 】図２は、同じく本発明に係る外部共振器付半導
体レーザモジュールの他の実施例の要部構造を示す説明
図である。 【図3 】図３は、同じく本発明に係る外部共振器付半導
体レーザモジュールの他の実施例の要部構造を示す説明
図である。 【符号の説明】 １００ レーザモジュール部 １０１ コリメータモジュール部 １ ファブリペロー型半導体レーザ素
子 ２ 第一のレンズ ３ 第二のレンズ ４ バンドパスフィルタ（ＢＰＦ） ５ ピグテールファイバ １１ 第一のレンズ １２ 第二のレンズ １３ 光ファイバ ２０ 反射点 ３１ スポットサイズ変換（ＴＥＣ）フ
ァイバ ３２ 光ファイバ ４１ 他の波長域帯カットフィルタ ４２ 光アイソレータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項1 】半導体レーザの共振光路上に光ファイバを
   設けてなる外部共振器付半導体レーザモジュールの構成
   に当たり、レーザモジュール部内に特定の波長を透過す
   る半値幅が１ｎｍ〜５ｎｍ程度であって好ましくは２ｎ
   ｍ〜３ｎｍ程度を有しているバンドパスフィルタを配置
   するとともに、このバンドパスフィルタを透過した光を
   反射させる反射点を半導体レーザ素子から５０ｃｍ程度
   以上離れた光ファイバの先端に配置するようにしたこと
   を特徴とする外部共振器付半導体レーザモジュール。 【請求項２】前記外部共振器付半導体レーザモジュール
   は、レーザモジュール部とコリメータモジュール部で構
   成され、前記レーザモジュール部内の半導体レーザ素子
   をファブリペロー型半導体レーザ素子で構成したことを
   特徴とする請求項１記載の外部共振器付半導体レーザモ
   ジュール。 【請求項３】前記バンドパスフィルタを透過した波長の
   光を、前記コリメータモジュール部内にあるピグテール
   ファイバの先端に設けた反射点で反射させて、半導体レ
   ーザ素子に帰還させるように構成したことを特徴とする
   請求項１および請求項２記載の外部共振器付半導体レー
   ザモジュール。 【請求項４】前記レーザモジュール部に所定の間隔でも
   って半導体レーザ素子の出射光をコリメート光に変換す
   る第一のレンズおよび集光する第二のレンズを配置した
   ことを特徴とする請求項１および請求項２記載の外部共
   振器付半導体レーザモジュール。 【請求項５】前記第二のレンズにより集光された光を結
   合させる光ファイバに設けられる反射点は、光ファイバ
   のフェルール端面にイオン蒸着した低反射膜で構成した
   ことを特徴とする請求項３記載の外部共振器付半導体レ
   ーザモジュール。 【請求項6 】前記光ファイバ端面に設けられる反射点
   は、光ファイバのフェルール端面の空気層との反射（フ
   レネル反射）を利用したことを特徴とする請求項３記載
   の外部共振器付半導体レーザモジュール。 【請求項７】前記反射点の反射率は０．１〜５０％であ
   って、好ましくは０．５〜１０％を有していることを特
   徴とする請求項５記載の外部共振器付半導体レーザモジ
   ュール。 【請求項８】前記コリメータモジュール部は、内部にフ
   ァイバからの出射光をコリメート光に変換する第一のレ
   ンズと、コリメート光を集光する第二のレンズを配置し
   て構成されたことを特徴とする請求項２記載の外部共振
   器付半導体レーザモジュール。 【請求項９】前記光ファイバ端面に形成される反射点の
   低反射膜は、低反射膜を施した硝子板等を接着すること
   により構成したことを特徴とする請求項５記載の外部共
   振器付半導体レーザモジュール。 【請求項１０】前記コリメータモジュール部は、スポッ
   トサイズ変換（ＴＥＣ）ファイバを用いて光ファイバか
   らの出射光をコリメート化させるように構成したことを
   特徴とすることを請求項７記載の外部共振器付半導体レ
   ーザモジュール。 【請求項１１】前記コリメータモジュール部内に、他の
   波長域帯カットフィルタ及び光アイソレータ等の光部品
   を挿入するように構成したことを特徴とする請求項２記
   載の外部共振器付半導体レーザモジュール。